一种用于消除挥发性有机物的催化剂及其制备方法

文档序号：1438614 发布日期：2020-03-24 浏览：21次 >En<

阅读说明：本技术 一种用于消除挥发性有机物的催化剂及其制备方法 (Catalyst for eliminating volatile organic compounds and preparation method thereof ) 是由罗声宏金凌云于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于消除挥发性有机物的催化剂及其制备方法,催化剂由载体、活性组分和助剂组成,载体是Nb2O5-Al2O3-CeVO4；活性组分为Pt；助剂为MoO3；Nb2O5-Al2O3-CeVO4载体是通过CeVO4负载Nb2O5和Al2O3来制备,Nb2O5/Al2O3质量比＝1：0.1-2,Nb2O5-Al2O3负载量为CeVO4的2-6wt％；活性组分Pt和助剂MoO3是通过乙酰丙酮铂(II)和乙酰丙酮钼负载到Nb2O5-Al2O3-CeVO4载体来制备,Pt负载量为0.3wt％,Pt/MoO3的质量比为1：(0.5-3)。催化剂对苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、正己醇、乙醚均具有很高的反应活性。(The invention discloses a catalyst for eliminating volatile organic compounds and a preparation method thereof, the catalyst consists of a carrier, an active component and an auxiliary agent, wherein the carrier is Nb 2 O 5 ‑Al 2 O 3 ‑CeVO 4 (ii) a The active component is Pt; the auxiliary agent is MoO 3 ；Nb 2 O 5 ‑Al 2 O 3 ‑CeVO 4 The carrier is through CeVO 4 Loaded Nb 2 O 5 And Al 2 O 3 To prepare Nb 2 O 5 /Al 2 O 3 The mass ratio is 1: 0.1-2，Nb 2 O 5 ‑Al 2 O 3 The load is CeVO 4 2-6 wt% of (A); active component Pt and auxiliary agent MoO 3 Is carried to Nb by acetylacetone platinum (II) and molybdenum 2 O 5 ‑Al 2 O 3 ‑CeVO 4 Prepared from the carrier, Pt loading 0.3 wt%, Pt/MoO 3 The mass ratio of (1): (0.5-3). The catalyst has high reaction activity on benzene, toluene, ethyl acetate, acetone, n-hexanol and diethyl ether.)

技术领域

本发明涉及一种化学催化剂及其制备方法，尤其涉及一种用于消除挥发性有机物(VOCs)的催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)是一类常见的大气污染物，这类污染物成分复杂且对人体和环境有较大危害。挥发性有机物涉及石油化工、染料、制药、塑料、皮革等行业。这些有机化合物通常以蒸汽的形式被人体吸入，或者通过皮肤接触进入人体，对人体具有较大的毒害性，可能引起癌症及其它严重疾病。还有更重要的是，病毒、病菌都能在这种很小的颗粒物上存活，附着在大气的颗粒物上，就会传播疾病，且其对大气环境也有污染。因此，严格控制VOCs的排放就显得尤为重要。

目前，去除挥发性有机化合物(VOCs)的方法有吸附法、光催化法、直接焚烧法、催化燃烧法等。催化氧化技术因具有能耗低、操作简单和净化效率高等特点被广泛研究应用。贵金属催化剂是VOCs催化燃烧典型催化剂，Pt是常用的VOCs燃烧催化剂的活性组分；此外，Pt是很好的加氢、重整、脱氢催化剂，也是典型的柴油废气氧化(DOC)催化剂，这说明Pt是非常好的烷烃活化和氧化的催化剂。

专利CN109821536A公开了一种用于丙烷完全氧化的催化剂及其制备方法，催化剂为Pt-V₂O₅/SnO₂-Nb₂O₅，对丙烷在305℃能够达到99.9％的转化率，而且催化性能稳定。专利CN107537524A公开了一种用于丙烷完全氧化的催化剂及其制备方法，该催化剂为Pt-Pd/SnO₂/AlF₃·C，对丙烷在275℃能够达到99.9％的转化率，催化剂具有制备简单、稳定性较好等特点。以上催化剂虽然性能很好，但是催化剂中的贵金属负载量达到2wt％，催化剂价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种贵金属Pt含量低，反应活性高、性能稳定的用于消除挥发性有机物的催化剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种用于消除挥发性有机物的催化剂，该催化剂由载体、活性组分和助剂组成，所述载体是Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄；活性组分为Pt；助剂为MoO₃；Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体是通过CeVO₄负载Nb₂O₅和Al₂O₃来制备，Nb₂O₅/Al₂O₃质量比＝1：0.1-2，Nb₂O₅-Al₂O₃负载量为CeVO₄的2-6wt％；活性组分Pt和助剂MoO₃是通过乙酰丙酮铂(II)和乙酰丙酮钼负载到Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体来制备，Pt负载量为0.3wt％，Pt/MoO₃的质量比为1：(0.5-3)。

一种用于消除挥发性有机物的催化剂的其制备方法，包括如下步骤：

(1)Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体的制备

按照Nb₂O₅/Al₂O₃的质量比为1：(0.1-2)，其中Nb₂O₅和Al₂O₃的总质量为CeVO₄的2-6％。称取相应的氢氧化铌(H₅Nb₃O₁₀)和九水硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)加水混合，再加入CeVO₄，然后经过120℃烘干，最后在500℃空气气氛焙烧4小时，制得Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体。

(2)Pt-MO₃/Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄催化剂的制备

按照Pt负载量为Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体的0.3wt％，Pt/MoO₃的质量比为1：(0.5-3)，配制相应的乙酰丙酮铂(II)的DMF溶液和乙酰丙酮钼的DMF溶液，混合后加到Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体中，搅拌条件下加热到80℃，将DMF溶剂挥发，然后在N₂气氛下400℃焙烧4小时。然后再在空气气氛中400℃焙烧4小时，得到Pt-MO₃/Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄催化剂。

综上，本发明采用Nb₂O₅-Al₂O₃/CeVO₄为载体，MoO₃为催化剂助剂，Pt为活性组分的催化剂，提供一种贵金属Pt含量低、催化性能高的用于VOCs完全氧化的催化剂及其制备方法。通过上述技术方案的催化剂用于挥发性有机废气净化时能够在温度较低的范围进行，对苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、正己醇、***均具有很高的反应活性。

具体实施方式

下面对本发明通过结合实施例进一步详细说明。但具体实施范围不限于所举例子。

实施例1：

(1)Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体的制备

按照Nb₂O₅/Al₂O₃质量比＝1：1，Nb₂O₅-Al₂O₃负载量为CeVO₄的2wt％，称取0.11g氢氧化铌(H₅Nb₃O₁₀)和0.74g九水硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)加10mL水混合后再加入10g CeVO₄，然后经过120℃烘干，最后在500℃空气气氛焙烧4小时，制得Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体。

(2)Pt-MoO₃/Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄催化剂的制备

按照Pt负载量为Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体的0.3wt％，Pt/MoO₃的质量比为1：2，称取乙酰丙酮铂(II)0.060g(金属铂为0.030g)和乙酰丙酮钼0.136g(MoO₃为0.060g)，加入20mL的二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中。然后加入上述10g Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体，搅拌条件下加热到80℃，将DMF溶剂挥发，然后在N₂气氛下400℃焙烧4小时。然后再在空气气氛中400℃焙烧4小时，得到Pt-MoO₃/Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄催化剂。

(3)催化剂性能测试

催化剂的催化性能评价是在内径为8mm反应管中进行，空速为20000h^-1，测量温度为气体进入催化剂床层的温度，反应物分别为苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、正己醇、***。催化剂的活性以有机物转化率达到99％的最低反应温度T₉₉来表示，催化剂对苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、正己醇、***反应性能见表1。

实施例2：

(1)Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体的制备

按照Nb₂O₅/Al₂O₃质量比＝1：1，Nb₂O₅-Al₂O₃负载量为CeVO₄的4wt％，称取0.22g氢氧化铌(H₅Nb₃O₁₀)和1.48g九水硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)加10mL水混合后再加入10g CeVO₄，然后经过120℃烘干，最后在500℃空气气氛焙烧4小时，制得Nb₂O₅-Al₂O₃-CeVO₄载体。